FACULDADE DE ENGENHARIA INDUSTRIAL
da Fundação de Ciências Aplicadas
Departamento de Mecânica, Laboratório de Materiais
http://welcome.to/LabMat-FEI
PREVISÃO DA VIDA EM FADIGA DO AÇO
ABNT 4140 TEMPERADO E REVENIDO
Paula Campos Oliveira
[email protected]
Ronnie Mikio Shibata
[email protected]
Franklin de Souza Ferreira
[email protected]
Prof. Orientador: Rodrigo Magnabosco – [email protected]
Objetivos
Este projeto de pesquisa tem como objetivo prever a vida em fadiga de alto ciclo do aço ABNT 4140 temperado e revenido à 300ºC por 1 hora com relações entre
tensão mínima e máxima iguais a 0,2; 0,3 e 0,4; possibilitando a previsão da vida em fadiga de alto ciclo e analisando a influência das variáveis de ensaio.
Materiais e métodos
Composição química do material em estudo
C
Mn
Si
Cr
Mo
0,43
0,78
0,15
0,96
0,18
Ensaios Mecânicos
Foram realizados ensaios de tração e de fadiga em uma máquina universal de ensaios MTS, com capacidade máxima de 250
kN, servo-controlada, dotada de software TESTWORKS 4 e programas de controle para ensaios de fadiga de alto ciclo.
Essa máquina, por meio de controle de tensões, é capaz de manter a amplitude de deformações elásticas do ensaio de alto
ciclo rigorosamente controlada.
Tratamentos térmicos
Os tratamentos térmicos foram realizados em um forno tipo poço, sendo que a têmpera foi realizada a 860ºC e o revenimento a 300ºC, ambos durante 1 hora, a vácuo,
com resfriamento em óleo.
Equação de Basquin-Morrow:
σa= (σf ’- σm).(2Nf
b
)
σf ’ : Coeficiente de resistência a fadiga
b: Coeficiente de Basquin
Nf : Número de ciclos até a fratura
Ciclo de amplitude constante e
representação das tensões
máxima (σmáx), mínima (σmín),
média (σm) e amplitude de
tensão (σa).
Resultados e discussão
Lim. escoamento
MPa
1085
Lim. resistência
MPa
1890
AT50 Red. área
%
%
10.3
44.36
0.12
600
calculada
sm = 594 MPa
sa / (5678 - sm)
amplitude (MPa)
550
500
450
experimental
-0.215
y = 4379.987x
400
350
300
0.10
0.08
0.06
250
200
10000
0.04
100000
número de ciclos para a fratura
1000000
10000
100000
1000000
número de ciclos para a fratura
Conclusões:
Os parâmetros da equação de Basquin-Morrow que caracterizam a vida em fadiga de alto ciclo deste
material são :σf ’=5678 MPa e b=-0,215
Devido a quebra da castanha de fixação dos corpos-de-prova à máquina de ensaios MTS (vide foto ao
lado) ainda não foi possível a finalização dos ensaios para a verificação da influência das relações de
tensão R entre 0,2 e 0,4 na vida em fadiga de alto ciclo do aço ABNT 4140 temperado e revenido.
Agradecimentos:
 À FEI-FCA pelo patrocínio do projeto e concessão de bolsas de iniciação científica aos alunos (Franklin de Souza Ferreira, Paula Campos Oliveira, Ronnie Mikio Shibata)
 Aos técnicos do LabMat, (Marcos O. Gentil, Antônio M. Mirom, Romildo de Freitas, Arnaldo Raymundo, Hamilton Silva ) e a Aline Szabo Ponce pela execução dos ensaios.